1 引言

電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)性(xing)是(shi)指(zhi)設(she)備(bei)或(huo)係(xi)統(tong)在(zai)其(qi)電(dian)磁(ci)環(huan)境(jing)中(zhong)符(fu)合(he)要(yao)求(qiu)運(yun)行(xing)並(bing)不(bu)對(dui)其(qi)環(huan)境(jing)中(zhong)的(de)任(ren)何(he)設(she)備(bei)產(chan)生(sheng)無(wu)法(fa)忍(ren)受(shou)的(de)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)的(de)能(neng)力(li)。因(yin)此(ci)
，電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)包(bao)括(kuo)兩(liang)個(ge)方(fang)麵(mian)的(de)要(yao)求(qiu)：一方麵是指設備在正常運行過程中對所在環境產生的電磁幹擾不能超過一定的限值
；另一方麵是指器具對所在環境中存在的電磁幹擾具有一定程度的抗擾度
，即電磁敏感性。

抑製騷擾源
、切斷電磁幹擾傳播途徑、提高敏感電路的抗幹擾性能，是電氣電子設備電磁兼容設計三個方麵，缺一不可。

接地、屏蔽
、濾波、瞬態抑製、隔離等是電磁兼容設計中常見的措施或方法
，其中隔離方法在提高電氣電子設備的安全與電磁兼容性能發揮著重要的作用。

電dian磁ci幹gan擾rao一yi般ban分fen為wei共gong模mo幹gan擾rao與yu差cha模mo幹gan擾rao，共gong模mo幹gan擾rao指zhi兩liang根gen信xin號hao線xian與yu大da地di之zhi間jian的de電dian磁ci幹gan擾rao，其qi共gong模mo電dian流liu在zai兩liang根gen導dao線xian上shang具ju有you幅fu度du和he方fang向xiang者zhe相xiang同tong的de特te點dian，而er差cha模mo電dian流liu幹gan擾rao指zhi在zai兩liang根gen導dao線xian上shang幅fu度du相xiang同tong但dan方fang向xiang相xiang反fan的de幹gan擾rao電dian流liu。

理li論lun與yu實shi踐jian證zheng明ming，電dian氣qi電dian子zi產chan品pin電dian磁ci兼jian容rong問wen題ti的de主zhu要yao是shi共gong模mo幹gan擾rao，或huo者zhe是shi共gong模mo幹gan擾rao通tong過guo不bu平ping衡heng線xian纜lan傳chuan輸shu轉zhuan化hua為wei差cha模mo電dian流liu引yin起qi的de
，因yin此ci，在zai電dian氣qi電dian子zi產chan品pin的de開kai發fa與yu應ying用yong中zhong，通tong常chang會hui在zai其qiI/O端口


、電源端口或內部電路信號傳輸過程中采用磁電
、扼流圈、光電
、繼電器


、浮地等隔離方法或措施，將共模電磁騷擾的傳播路徑切斷或改變其流向，避免其流向電磁騷擾敏感器件或部位。

本文將重點描述磁電、光電、繼電器
、扼流圈
、浮地等隔離方法在電氣電子產品電磁兼容設計上的應用。

2 磁電隔離

在AC/DC開關電源、DC/DC電源模塊、以太網、傳感器信號調理電路中，為了提高電氣電子設備的抗幹擾、可靠性、安全性等，磁電隔離技術得到了廣泛的應用。

2.1磁電隔離實質

磁電隔離實質上是利用變壓器實現磁電隔離的基本原理：變bian壓ya器qi主zhu要yao由you繞rao在zai共gong同tong鐵tie心xin上shang的de兩liang個ge或huo多duo個ge繞rao組zu組zu成cheng。當dang在zai一yi個ge繞rao組zu上shang加jia上shang交jiao變bian電dian壓ya時shi，由you於yu電dian磁ci感gan應ying而er在zai其qi它ta繞rao組zu上shang感gan生sheng交jiao變bian電dian壓ya。因yin此ci變bian壓ya器qi的de幾ji個ge繞rao組zu之zhi間jian是shi通tong過guo交jiao變bian磁ci場chang互hu相xiang聯lian係xi的de，在zai電dian路lu上shang是shi互hu相xiang隔ge離li的de。這zhe樣yang可ke以yi使shi用yong變bian壓ya器qi切qie斷duan設she備bei與yu外wai部bu接jie口kou（含電源）之間的共模電磁幹擾傳播路途
，讓一定頻率的差模信號可以通過。

2.2磁電隔離使用注意事項

duiyudianqidianzishebeidediancijianronglai
，bianyaqigelikeyiqieduanbianyaqiliangduandegongmodianliu，danshiyouyuputongbianyaqizuoweiyibandianyuanbianyaqiyong，jiangmouyidengjidedianyahedianliuzhuanbianchenglingyidengjidedianyahedianliu，meiyoucaiyongrenheteshucuoshi
，qiraozujiandejishengdianrongjiaoda（未加屏蔽層為nF級），使得進入變壓器原邊的高頻幹擾容易通過寄生電容耦合到的副邊，騷擾副邊電路的正常運行。
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為提高變壓器高頻共模電磁幹擾的抑製性能，一般會在變壓器原、副邊間增加靜電屏蔽後，減小原/副邊之間的寄生電容（一般可降到pF級）。

該gai屏ping蔽bi與yu繞rao組zu間jian形xing成cheng新xin的de分fen布bu電dian容rong，當dang將jiang屏ping蔽bi接jie地di後hou
，可ke以yi將jiang高gao頻pin幹gan擾rao通tong過guo這zhe一yi新xin的de分fen布bu電dian容rong引yin回hui地di，避bi免mian其qi對dui副fu邊bian電dian路lu產chan生sheng幹gan擾rao，如ru下xia圖tu所suo示shi：
3 光電隔離技術

3.1光電耦合器簡介

光電隔離（簡稱光耦）采用光電耦合器來實現，即通過半導體發光二極管（LED）的光發射和光敏半導體（光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管、光敏晶閘管等）的光接收
，來實現信號的傳遞。由於發光二極管和光敏半導體是互相絕緣的，從而實現了電路的隔離。

當給發光二極管加以正向電壓時，由於空間電荷區勢壘下降
，P區空穴注入到Nqu，chanshengdianziyukongxuedefuhe
，fuheshifangchudabufenweiguangxingshidenengliang。geifaguangerjiguanjiadezhengxiangdianyayuegao

，fuheshifangchudeguangtongliangyueda。dangran
，geifaguangerjiguanjiadezhengxiangdianyashouqizuidayunxudianliudexianzhi。

當光敏半導體，比如光敏二極管，受到光照射時
，在PN結附近產生的光生電子－空穴對在PN結的內電場作用下形成光電流。光的照度越強

，光電流就越大。當光敏半導體沒受到光照射時
，隻有很小的暗電流。

3.2光電耦合器的特性

光電耦合器的特性是用發光二極管的輸入電流和光敏半導體的輸出電流的函數關係來表示的
，如下圖所示：
從光電耦合器的特性曲線可以看出，光電耦合器的線性度較差，但可以利用反饋技術進行校正。
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3.3光耦應用中的注意事項

youyuguangdianouheqideshuruzukangyuyibanganraoyuandezukangxiangbijiaoxiao，yincifenyazaiguangdianouheqideshuruduandeganraodianyajiaoxiao，tasuonengtigongdedianliubingbuda，buyishibandaotierjiguanfaguang；由於光電耦合器的外殼是密封的，它不受外部光的影響；光電耦合器的隔離電阻很大（約1012Ω）、隔離電容很小（約幾個pF）所以能阻止電路性耦合產生的電磁幹擾。光電耦合器的隔離阻抗隨著頻率的提高而降低
，抗幹擾效果也將降低。

4 繼電器隔離技術

4.1電磁繼電器

電磁繼電器隔離一般由鐵芯
、線圈、銜鐵、chudianhuangpiandengzucheng。zhiyaozaixianquanliangduanjiashangyidingdedianya，xianquanzhongjiuhuiliuguoyidingdedianliu，congerchanshengdediancixiaoying
，xiantiejiuhuizaidiancixiyinlidezuoyongxiakefufanhuidanhuangdelalixixiangtiexin，congerdaidongxiantiededongchudianyujingchudian（常開觸點）吸合。當線圈斷電後
，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力的作用下返回原來的位置，使動觸點與原來的靜觸點（常閉觸點）吸合。這樣的吸合
、釋放。

繼電路實際上是一種電子控製器件，它具有控製係統（又稱輸入回路）和被控製係統（又稱輸出回路），通常應用於自動控製電路中，利用較小的電流去控製較大的電流的一種“自動開關”，在電路中起著自動調節、安全保護、轉換電路等作用。

繼(ji)電(dian)器(qi)的(de)線(xian)圈(quan)和(he)觸(chu)點(dian)之(zhi)間(jian)沒(mei)有(you)電(dian)氣(qi)上(shang)的(de)聯(lian)係(xi)。因(yin)此(ci)，可(ke)以(yi)利(li)用(yong)繼(ji)電(dian)器(qi)的(de)線(xian)圈(quan)接(jie)受(shou)電(dian)氣(qi)信(xin)號(hao)，而(er)用(yong)觸(chu)點(dian)發(fa)送(song)和(he)輸(shu)出(chu)信(xin)號(hao)，從(cong)而(er)在(zai)低(di)頻(pin)時(shi)
，避(bi)免(mian)強(qiang)電(dian)和(he)弱(ruo)電(dian)信(xin)號(hao)之(zhi)間(jian)的(de)直(zhi)接(jie)聯(lian)係(xi)
，實(shi)現(xian)了(le)抗(kang)幹(gan)擾(rao)隔(ge)離(li)。

4.2繼電器使用注意事項

繼電器基本上具有較高的抗幹擾能力
，它本身不屬於幹擾敏感器件,但是繼電器在應用時

，也要注意控製其線圈和觸點回路之間的寄生電容，其大小一般為10pF左(zuo)右(you)

，同(tong)時(shi)

，繼(ji)電(dian)器(qi)的(de)線(xian)圈(quan)工(gong)作(zuo)頻(pin)率(lv)較(jiao)低(di)
，不(bu)適(shi)用(yong)於(yu)工(gong)作(zuo)頻(pin)率(lv)較(jiao)高(gao)的(de)場(chang)合(he)，另(ling)外(wai)還(hai)存(cun)在(zai)觸(chu)點(dian)通(tong)斷(duan)時(shi)的(de)彈(dan)跳(tiao)和(he)火(huo)花(hua)幹(gan)擾(rao)以(yi)及(ji)接(jie)觸(chu)電(dian)阻(zu)等(deng)缺(que)點(dian)。

在機械觸點分斷信號電流的過程中，由於電路電感的存在將會在觸點間感應過電壓

，這個過電壓可能會導致觸點間隙擊穿而產生電弧；當觸點間隙加大時
，電弧熄滅，觸點間電壓又升高
，電弧又重燃；如此重複，直到觸點間距足夠大電流中斷時為止。

上述過程中，產生的電弧和峰值大
、頻率高的電壓脈衝串將通過輻射和傳導對其它電路和器件形成強烈的幹擾。

4.2.1機械觸點的熄弧電路

機械觸點的熄弧電路一般由電阻R和電容C串聯組成
，其原理是用電容轉換觸點分斷時負載電感L上的能量
，從而避免在觸點上產生過電壓和電弧造成的電磁幹擾，最終由電阻吸收這部分能量。機械觸點熄弧電路中的電阻R11一般取值為100Ω～200Ω，電容一般為0.1uF～0.47uF
，如下圖所示。
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4.2.2電感負載的續流電路

直流電路電感負載的續流電路是用二極管反向並聯在電感負載上（如下圖所示）。當切斷電感負載時，其上的電流經二極管續流
，不會產生過電壓而危及電路上的其它器件。
如果用壓敏電阻代替二極管
，其效果會更好。因為壓敏電阻吸收能量更快，從而減小了動作響應時間。
5 共模電感隔離

共模電感（CommonmodeChoke）,也叫共模扼流圈
，它並非像隔離變壓器、光電耦合器、電磁繼電器那樣屬於隔離器件，這些器件中被隔離的兩端，通過磁、光
、機械進行信號的傳輸，但是共模電感在電磁兼容領域的應用時
，主要是為了讓共模電感像隔離器件那樣將共模幹擾隔離在共模電感輸入/輸出的兩端
，因此
，本文也將其與隔離變壓器
、光電耦合器
、電磁繼電器一起作為隔離方法進行介紹。

共模電感也是電感的一種

，眾所周知，電感在電磁兼容領域中是用來控製EMI的
，隨著頻率增加，理想電感的感抗線性增加。例如，理想的10mH電感在10kHZ時感抗是628Ω,在100MHZ時增加為6.28MΩ,使其看起來像開路，猶如隔離器件。由於電感繞線間的寄生電容限製，其實際應用頻率一般不會無限製的高（通常低於200MHZ）。
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共模電感實質上是一個雙向濾波器：一(yi)方(fang)麵(mian)要(yao)濾(lv)除(chu)信(xin)號(hao)線(xian)上(shang)共(gong)模(mo)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)

，另(ling)一(yi)方(fang)麵(mian)又(you)要(yao)抑(yi)製(zhi)本(ben)身(shen)不(bu)向(xiang)外(wai)發(fa)出(chu)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)，避(bi)免(mian)影(ying)響(xiang)同(tong)一(yi)電(dian)磁(ci)環(huan)境(jing)下(xia)其(qi)他(ta)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)的(de)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)。
共模電感由鐵氧體磁芯、線圈La、Lb
，以及固定架組成，兩個線圈繞在同一鐵芯上，匝數和相位都相同(繞製反向)。

zheyang，dangdianluzhongdezhengchangdianliuliujinggongmodianganshi，dianliuzaitongxiangweiraozhidedianganxianquanzhongchanshengfanxiangdecichangerxianghudixiao，cishizhengchangxinhaodianliuzhuyaoshouxianquandianzudeyingxiang(少量因漏感造成的阻尼)
；當(dang)有(you)共(gong)模(mo)電(dian)流(liu)流(liu)經(jing)線(xian)圈(quan)時(shi)，由(you)於(yu)共(gong)模(mo)電(dian)流(liu)的(de)同(tong)向(xiang)性(xing)，會(hui)在(zai)線(xian)圈(quan)內(nei)產(chan)生(sheng)同(tong)向(xiang)的(de)磁(ci)場(chang)而(er)增(zeng)大(da)線(xian)圈(quan)的(de)感(gan)抗(kang)，使(shi)線(xian)圈(quan)表(biao)現(xian)為(wei)高(gao)阻(zu)抗(kang)
，產(chan)生(sheng)較(jiao)強(qiang)的(de)阻(zu)尼(ni)效(xiao)果(guo)
，以(yi)此(ci)衰(shuai)減(jian)共(gong)模(mo)電(dian)流(liu)，達(da)到(dao)濾(lv)波(bo)的(de)目(mu)的(de)，如(ru)下(xia)圖(tu)所(suo)示(shi)：
在電氣電子產品的互連線纜、I/O端口的信號線、電(dian)源(yuan)線(xian)等(deng)共(gong)模(mo)幹(gan)擾(rao)傳(chuan)輸(shu)路(lu)徑(jing)上(shang)使(shi)用(yong)共(gong)模(mo)扼(e)流(liu)圈(quan)相(xiang)當(dang)於(yu)增(zeng)加(jia)了(le)共(gong)模(mo)幹(gan)擾(rao)傳(chuan)輸(shu)路(lu)徑(jing)的(de)阻(zu)抗(kang)
，這(zhe)樣(yang)在(zai)一(yi)定(ding)的(de)共(gong)模(mo)電(dian)壓(ya)作(zuo)用(yong)下(xia)，流(liu)過(guo)產(chan)品(pin)的(de)線(xian)纜(lan)的(de)共(gong)模(mo)電(dian)流(liu)就(jiu)會(hui)減(jian)小(xiao)
，電(dian)磁(ci)騷(sao)擾(rao)輻(fu)射(she)強(qiang)度(du)會(hui)也(ye)相(xiang)應(ying)的(de)降(jiang)低(di)。

6 浮地技術

接地是電氣電子設備可靠、安全運行的基本技術要求之一
，也是影響EMC性能高低之關鍵因素。電路板接地是為泄放電荷或建立電路基準電平而設置的導線連接。
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在電氣電子設備中，恰當良好的接地是抑製電磁噪聲和提高抗擾度的重要方法；相反

，不良的接地乃是電磁幹擾傳播主要途徑
，甚至接地本身成為主要幹擾源。

在鐵路、電力
、車載、工業現場的應用中
，接地線一般也是電磁騷擾的主要來源，因此

，電氣電子設備一般采用防雷地、機殼地與接地線相連，而電路板的參考地通過阻容方式與機殼隔離，即浮地。

浮地可使功率地（強電地）和信號地（弱電地）之間的隔離電阻很大，所以能阻止共地阻抗電路性耦合產生的電磁幹擾。

浮fu地di優you點dian是shi該gai電dian路lu不bu受shou大da地di電dian性xing能neng的de影ying響xiang。其qi缺que點dian是shi該gai電dian路lu易yi受shou寄ji生sheng電dian容rong的de影ying響xiang，而er使shi該gai電dian路lu的de地di電dian位wei變bian動dong和he增zeng加jia了le對dui模mo擬ni電dian路lu的de幹gan擾rao。

6.1浮地技術的應用

6.1.1零線與直流地分開

一般交流電源的零線在供電端（變壓器）是接地的，但由於存在接地電阻和其上流過的電流，導致電源的零線電位並非為大地的零電位。

ciwai
，jiaoliudianyuandelingxianshangwangwangcunzaihenduoganrao
，ruguojiaoliudianyuandiyuzhiliudianyuandibufenkai，jiangduizhiliudianyuanhehouxudezhiliudianluzhengchanggongzuochanshengyingxiang。

因此
，在電氣電子設備中，一般會采用AC/DC隔離開關電源，把交流電源地（零線L）與直流電源地（GND）分開的浮地方法
，隔離來自交流電源地線的幹擾。

6.1.2放大器浮地技術

duiyufangdaqieryan，tebieshiweixiaoshuruxinhaohegaozengyidefangdaqi
，zaishuruduanderenheweixiaodeganraoxinhaodoukenengdaozhigongzuoyichang。yinci，caiyongfangdaqidefudijishu
，keyizuduanganraoxinhaodejinru，tigaofangdaqidediancijianrongnengli。

6.2浮地技術的注意事項

（1）盡量提高浮地係統的對地絕緣電阻

，從而有利於降低進入浮地係統之中的共模幹擾電流。
（2）浮地係統對地存在的寄生電容

，高頻幹擾信號可能通過該寄生電容耦合到浮地係統之中，因此
，浮地技術必須與屏蔽
、隔離等電磁兼容性技術相互結合應用，才能收到良好的隔離的效果。
（3）在浮地係統中，應當注意電路板的靜電累積和電壓反擊對設備和人身的危害，因此
，一般需要將電路板通過10MΩ電阻與機殼相連。

7 結論

本文介紹了繼電器、磁電、光電、浮地、gongmoeliuquandengjizhonggelifangfadeyuanli
，yijiqizaidiancijianrongyingyongzhongxuyaozhuyidewenti。weiquebaoshebeikekaoyunxing，zaidianqidianzishebeizhong，yibanxuyaojiangganraoyuanbufenheminganbufengelikai。

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